鋼箱梁拖拉施工專用設(shè)備及其控制技術(shù)

摘 要：鋼箱梁拖拉設(shè)備包括液壓連續(xù)千斤頂、滾輪小車支承系統(tǒng)，糾偏系統(tǒng)控制系統(tǒng)等組成，各設(shè)備通過(guò)PLC電控柜控制實(shí)現(xiàn)同步牽引，保證鋼箱梁拖拉過(guò)程的平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：鋼箱梁；拖拉設(shè)備；控制

一、鋼梁拖拉施工概述

目前國(guó)內(nèi)在建跨度較大的橋梁大多采用鋼結(jié)構(gòu)橋梁，對(duì)上跨高速公路、高速鐵路、普通鐵路既有線施工的鋼結(jié)構(gòu)橋梁，普通安裝方法會(huì)影響行車安全，一般采用頂推或者拖拉工法進(jìn)行安裝。鋼梁在高速公路（鐵路）兩側(cè)原位安裝完成，通過(guò)頂推或拖拉方式跨越高速公路（鐵路）。

1、鋼箱梁拖拉工作程序

鋼箱梁拼裝焊接完成后，安裝拖拉支架系統(tǒng)及拖拉設(shè)備，然后進(jìn)行鋼箱梁試拖拉工作，鋼箱梁經(jīng)過(guò)試拖拉后，依據(jù)試拖拉過(guò)程采集的相關(guān)數(shù)據(jù)，分若干次將鋼箱梁拖拉過(guò)公路或鐵路既有線，調(diào)整位置，落梁至設(shè)計(jì)標(biāo)高，拆除拖拉支架系統(tǒng)。

2、鋼箱梁拖拉準(zhǔn)備工作

1）.試拖拉前再次檢查支架系統(tǒng)，看有無(wú)漏焊虛焊，如有，馬上安排焊工加固。

2）.提前委托成都鐵路局大修段安排實(shí)施鐵路施工監(jiān)管計(jì)劃。

3）.檢查拖拉系統(tǒng)是否正常。

4）.安排巡查人員檢查每個(gè)滾輪小車是否與鋼梁密貼。

5）.施工機(jī)具、材料到位，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變壓器位置布置好主電源線和標(biāo)準(zhǔn)配電柜并接好電源。

6）.夜間施工時(shí)布置好現(xiàn)場(chǎng)照明?，F(xiàn)場(chǎng)照明需配備22V/30kW的用電，施工需配380V/140KW的用電。

7）、對(duì)安裝的臨時(shí)墩和臨時(shí)支撐，在吊裝前進(jìn)行復(fù)測(cè)，確保高程、里程及支墩狀態(tài)滿足吊裝要求。

8）.現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)管人員到位。

二、鋼箱梁拖拉專用設(shè)備

鋼箱梁拖拉施工所需設(shè)備主要有：200噸滾輪小車支承系統(tǒng)、液壓連續(xù)千斤頂、糾偏系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。鋼箱梁在臨時(shí)墩位置原位拼裝焊接完成后進(jìn)行落梁至滾輪小車上，具備拖拉條件和準(zhǔn)備工作完成后，分若干次拖拉過(guò)跨。

（一）拖拉所需設(shè)備

1、千斤頂、泵站

千斤頂采用KTTL200-200型自動(dòng)連續(xù)頂推千斤頂，配用液壓泵站和PLC主控制系統(tǒng)。

2、拉錨器鋼鉸線及反力架裝置

錨具與鋼箱梁連接要保證強(qiáng)度，錨具采用夾片式錨盤，錨具是鋼絞線束的固定裝置，錨具采用KT15-7型錨具，鋼絞線采用抗拉強(qiáng)度為1860Mpa的7φ15.2鋼絞線，一端同頂推千斤頂連接，另一端固定在錨具上。錨具和鋼絞線安裝好后，要用中空千斤頂進(jìn)行預(yù)緊，以保證頂推過(guò)程中鋼絞線受力均勻。

反力架設(shè)置在主墩上。反力架與主墩側(cè)面預(yù)埋件及頂部預(yù)埋件焊接牢固

2.1反力架驗(yàn)算

1）每組反力架上的荷載值

滾輪車摩租系數(shù)理論應(yīng)該為0.06，取0.1進(jìn)行計(jì)算

鋼梁整重850噸（含導(dǎo)梁）即 8500000N

整體摩擦力F=8500000*0.1=85000N

共設(shè)置兩組反力架，每組反力架的荷載應(yīng)為85000N/2=425000N

2）反力架結(jié)構(gòu)形式為組合結(jié)構(gòu)，連續(xù)頂反力座為箱形結(jié)構(gòu)，反力架豎桿為HM390X300型鋼。

采用邁達(dá)斯civel建模，計(jì)算結(jié)果如下

應(yīng)力及變形驗(yàn)算

經(jīng)驗(yàn)算，反力架最大組合應(yīng)力為102.4MPa，發(fā)生在預(yù)埋鋼筋處。Q235鋼材應(yīng)力設(shè)計(jì)值為215MPa，滿足要求。

經(jīng)驗(yàn)算，最大組合變形為1.34mm，剛度滿足要求。

綜上，反力架應(yīng)力及變形滿足規(guī)范要求。

3、滾輪小車支承系統(tǒng)裝置

在主墩、臨時(shí)墩和輔助墩頂布置拖拉用的滾輪支撐裝置，滾輪支撐由滾輪小車和小箱體剛性連接組合，滾輪支撐裝置與分配梁采用焊接連接。橫向每片主鋼箱體下布置一臺(tái)滾輪支撐裝置，縱向按每個(gè)支撐點(diǎn)布置。

4、限位糾偏裝置

在拖拉過(guò)程中為防止箱梁在頂推過(guò)程中橫向出現(xiàn)較大的偏位，在各臨時(shí)墩上布置8個(gè)限位糾偏裝置。糾偏裝置為導(dǎo)向滾輪式。限位糾偏工作均在箱梁頂進(jìn)過(guò)程中進(jìn)行。

在拖拉過(guò)程中，每個(gè)墩派一名施工人員進(jìn)行觀察，如出現(xiàn)橫向偏移，在導(dǎo)向裝置與鋼梁之間塞進(jìn)楔形鋼墊片、鋼板進(jìn)行橫向糾偏。偏位過(guò)大時(shí)設(shè)置側(cè)向千斤頂進(jìn)行糾偏。

（二）拖拉施工過(guò)程控制

1、拖拉速度控制在8～12m/h。

2、拖拉作業(yè)時(shí)對(duì)鋼箱梁、臨時(shí)墩、導(dǎo)梁、橋墩實(shí)施監(jiān)控，確保結(jié)構(gòu)安全。

3、拖拉過(guò)程中，如出現(xiàn)橫向偏移，在導(dǎo)向裝置與鋼梁之間塞進(jìn)鋼楔、鋼板進(jìn)行橫向限位或者設(shè)置側(cè)向千斤頂進(jìn)行糾偏。

4、拖拉箱梁中線精度控制

在每段鋼箱梁的頂板和底板上各做3個(gè)中線標(biāo)記點(diǎn)，拖拉時(shí)，觀測(cè)點(diǎn)上架設(shè)全站儀對(duì)梁體中線進(jìn)行觀測(cè)，當(dāng)出現(xiàn)較大偏斜時(shí)，進(jìn)行糾偏。階段拖拉箱梁差2m就要就位時(shí)，開(kāi)始不間斷地觀測(cè)和精確地糾偏，使箱梁首尾中線偏差控制在4mm范圍內(nèi)。最后就位時(shí)箱梁首尾中線偏差控制在10mm之內(nèi)。每次拖拉結(jié)束時(shí)，畫出箱梁的中線狀態(tài)圖，將箱梁的實(shí)際中線與箱梁的設(shè)計(jì)中線相比較，分析鋼箱梁中線的偏差情況，確定下一步施工箱梁中線的控制方案，使箱梁的實(shí)際中線繞設(shè)計(jì)中線左右擺動(dòng)，避免出現(xiàn)大弧形，以免影響拖拉施工的正常進(jìn)行。

5、箱梁截面位置的控制

階段拖拉就位前，在箱梁的頂板上作明顯標(biāo)記，并設(shè)專人觀察。

每拼三段梁，測(cè)量一次橫向、縱向位置，偏差過(guò)大時(shí)進(jìn)行調(diào)整，以保證箱梁截面位置正確和梁底支座預(yù)埋件位置正確。

6、保證走行順暢，防局部失穩(wěn)和控制梁體豎向線形措施

a、提高滾輪小車的制作精度，嚴(yán)格控制滾輪小車標(biāo)高，每次拖拉施工前，均檢查各墩頂滾輪小車標(biāo)高。

b、以高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格控制鋼箱梁梁段拼裝質(zhì)量，確保提高鋼箱梁梁底平整度。新拼裝鋼箱梁段頂離拼裝平臺(tái)后，設(shè)專人負(fù)責(zé)檢查梁底，若發(fā)現(xiàn)梁底面不平度大于5mm，應(yīng)及時(shí)采取措施處理修整、打平鋼箱梁底面；

c、監(jiān)控測(cè)量，嚴(yán)格控制梁體的撓度，每一梁段完工后及時(shí)修正拼裝臺(tái)座標(biāo)高。

三、拖拉專用設(shè)備同步控制技術(shù)

同步控制以位移控制為主，壓力控制為輔。連續(xù)千斤頂上安裝有位移傳感器，壓力傳感器，用于設(shè)備監(jiān)測(cè)。

連續(xù)千斤頂將梁拖拉前移，此過(guò)程需進(jìn)行位移同步控制、壓力均衡控制。主控臺(tái)除了控制所有千斤頂?shù)慕y(tǒng)一動(dòng)作之外，還必須保證所有頂推千斤頂每行程的同步。其控制策略為：同一橋墩上的連續(xù)頂以1#頂為主動(dòng)點(diǎn)，以一定速度伸缸，其余連續(xù)頂為隨動(dòng)點(diǎn)并與1#頂比較，每臺(tái)頂與1#頂?shù)奈灰屏坎羁刂圃谠O(shè)定值以內(nèi)，若哪臺(tái)頂伸缸較快，則減小相應(yīng)的比例閥的流量，反之，則增大相應(yīng)比例閥的流量。

1、本系統(tǒng)采用智能數(shù)字步進(jìn)控制方式。

2、系統(tǒng)最大誤差不會(huì)超過(guò)步長(zhǎng)+力均載偏移值。

3、網(wǎng)絡(luò)間采用回訪應(yīng)答機(jī)制。斷網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)通信受到干擾這些情況都不會(huì)使同步精度超過(guò)允許誤差，網(wǎng)絡(luò)中任何一臺(tái)泵站或者千斤頂出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)的工作都會(huì)在步進(jìn)下一步前暫停工作，直到故障排除。

4、每臺(tái)連續(xù)千斤頂上均有安裝用于監(jiān)視載荷變化壓力變送器，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)控制器或主控臺(tái)上的面板可設(shè)定每臺(tái)連續(xù)頂?shù)淖罡邏毫巴粯蚨丈蠋着_(tái)頂?shù)淖畲髩翰?，?jì)算機(jī)通過(guò)監(jiān)測(cè)每臺(tái)頂?shù)妮d荷變化情況，準(zhǔn)確地協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的載荷分配。如果某臺(tái)頂?shù)妮d荷達(dá)到設(shè)定的最高壓力或同一橋墩上幾臺(tái)頂?shù)淖畲髩翰畲笥谠O(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)停機(jī)，并報(bào)警示意。

四、鋼箱梁拖拉監(jiān)控措施

拖拉過(guò)程的施工監(jiān)控，將采取理論計(jì)算模擬與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)相結(jié)合的控制方法。根據(jù)以往監(jiān)控經(jīng)驗(yàn)，以下幾點(diǎn)為本次監(jiān)控的重點(diǎn)：

1、監(jiān)控拖拉過(guò)程兩個(gè)千斤頂同步性。千斤頂不同步可引起梁在平面扭轉(zhuǎn)與傾斜，導(dǎo)致支架受力不均勻，錨具受彎，鋼絞線斷裂等安全隱患。

2、監(jiān)控拖拉過(guò)程中鋼箱梁縱向軸線是否偏位。

3、監(jiān)測(cè)導(dǎo)梁變形，防止出現(xiàn)異常狀態(tài)，造成導(dǎo)梁與支架碰撞引起橋梁整體振動(dòng)。

4、監(jiān)測(cè)拖拉過(guò)程中鋼箱梁的豎向撓度及應(yīng)力值。

5、監(jiān)測(cè)永久橋墩墩頂水平位移與傾斜，橋墩水平位移監(jiān)測(cè)采取分級(jí)預(yù)警機(jī)制，確保橋墩處于彈性變形范圍，防止其混凝土開(kāi)裂。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)該套拖拉專用設(shè)備可將鋼箱梁拖拉并落梁至設(shè)計(jì)位置，本套裝置已成功應(yīng)用于鎮(zhèn)江五鳳口大橋鋼箱梁及遵義鳳新快線跨川黔鐵路鋼箱梁的拖拉施工工作。

參考文獻(xiàn)

[1]《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2014）

[2]《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D64-2015）

[3]《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JGJ/T F50-2011）

作者簡(jiǎn)介

郜周東，1981-現(xiàn)在，供職于武橋重工集團(tuán)股份有限公司，從事橋梁機(jī)械及鋼結(jié)構(gòu)安裝工作。

（作者單位：武橋重工集團(tuán)股份有限公司）